基于单片机实现的接触网恒张力控制系统的研究与设计

发布时间：2017-10-18 06:43

  本文关键词：基于单片机实现的接触网恒张力控制系统的研究与设计

  更多相关文章： 接触网 张力控制器 伺服电机 PID

【摘要】：接触网为电力机车提供电能,是铁路牵引供电系统的核心。接触网一旦发生安全问题,将会造成铁路运营中断甚至是重大的运行安全事故。随着电力机车运行速度的提高和铁路运行密度的加大,接触网的安全可靠运行也变得越来越重要。接触网安全状态受多种因素影响,其中接触网线索张力是一个很重要的因素,并且接触网张力也能反映接触网的安全状态。因此,接触网的恒张力控制系统的研究分析具有十分重要的意义。本文通过对接触网张力控制系统工作原理进行分析和研究后,建立了以STC89C52单片机为主控制单元、以交流伺服电机为执行元件,张力传感器为反馈元件的闭环控制系统。分析了控制系统的控制策略,并完成了PID和Fuzzy-PID控制算法的设计及实现。对该系统进行了数学模型的建立和Matlab仿真分析,两种控制算法都可以取得较好的控制效果。针对本文的实验研究,选用了PID控制算法。设计了张力控制器的软件部分,主要包括主程序、A/D采集模块子程序、D/A控制模块子程序、各种接口子程序,并完成了整个软件系统的调试。介绍了张力控制系统实验台,主要分析了张力控制器输出信号和伺服电源的信号连接部分,以此来控制伺服电机旋转来调节张力值,实现了恒张力控制系统的研究与设计。
【关键词】：接触网 张力控制器 伺服电机 PID
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U225;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 接触网的张力控制装置研究现状及设计方案9-15
• 1.2.1 接触网的组成结构9-12
• 1.2.2 接触网的张力补偿装置种类12-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第二章 接触网恒张力控制系统的工作原理16-27
• 2.1 恒张力控制系统基本组成环节16-23
• 2.1.1 执行机构17-20
• 2.1.2 张力传感器及变送器20-21
• 2.1.3 张力控制器21-23
• 2.2 张力控制器信号的处理23-26
• 2.2.1 张力控制器的电路设计23-25
• 2.2.2 输出转换电路25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 恒张力控制系统的控制策略27-36
• 3.1 模拟PID控制27-30
• 3.2 数字PID控制及改进方式30-31
• 3.3 模糊控制原理31-35
• 3.3.1 模糊控制系统31-33
• 3.3.2 模糊控制器33
• 3.3.3 模糊PID控制器33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 恒张力控制器算法的设计与实现36-51
• 4.1 数字PID张力控制器的设计与实现36-38
• 4.1.1 位置式PID控制算法36
• 4.1.2 积分分离PID控制算法36-37
• 4.1.3 数字式PID张力控制器设计37-38
• 4.1.4 常规PID控制的局限性38
• 4.2 模糊PID控制器的设计与实现38-45
• 4.2.1 模糊PID控制器的设计步骤38-39
• 4.2.2 模糊PID控制器设计39-45
• 4.3 Matlab仿真研究与结果分析45-50
• 4.3.1 仿真实例45-49
• 4.3.2 结果分析49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 恒张力控制系统的软件设计51-58
• 5.1 软件组成51
• 5.2 主控制程序设计51-52
• 5.3 基于PCF8591的A/D、D/A模块软件设计52-56
• 5.3.1 A/D转换软件设计52-54
• 5.3.2 D/A转换软件设计54-56
• 5.4 LCD1602显示模块软件设计56-57
• 5.4.1 LCD1602与单片机接口时序56
• 5.4.2 LCD1602读写时序56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 恒张力控制系统的实验研究58-67
• 6.1 实验装置设计58-59
• 6.2 基于单片机PID算法的系统软件调试59-61
• 6.2.1 集成开发环境KEIL uVision359-60
• 6.2.2 KEIL开发系统软件流程60
• 6.2.3 系统软件调试60-61
• 6.3 恒张力控制器实验与结果分析61-66
• 6.3.1 恒张力控制器调试过程61-64
• 6.3.2 实验结果分析64-66
• 6.4 本章小结66-67
• 第七章 结论与展望67-68
• 7.1 结论67
• 7.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间主要的研究成果71-72
• 致谢72-73
• 附录一 程序73-77
• 附录二 插图清单77-79
• 附录三 表格清单79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周建洪,杨玉杰;浆纱机织轴的恒张力控制[J];电机与控制学报;2004年02期

2 肖宝平;单越康;;一种实用恒张力控制系统的研究[J];中国计量学院学报;2006年04期

3 吴根忠;;多道次恒张力拉丝设备协调控制的研究[J];机电工程;2008年10期

4 王玉芬;刘惠康;李志千;;卷取机恒张力控制策略[J];电气自动化;2011年04期

5 何正祥;恒张力放线系统的设计及其制作[J];电线电缆;2000年05期

6 纪文刚;罗雨;代峰燕;;基于模糊多模型的恒张力控制技术的研究[J];工业仪表与自动化装置;2009年02期

7 盛广权;;线缆放出过程中的恒张力控制机构[J];光纤与电缆及其应用技术;2008年05期

8 范凌;;PID恒张力控制系统的测控机构与系统成套设计[J];电工技术;2003年11期

9 邓忠华,郭应锋;套色印刷系统中恒张力控制的研究[J];制造业自动化;2004年06期

10 冯连强;;一种全数字间接恒张力控制系统的设计及应用[J];重型机械;2006年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 齐滨;姜杰;刘珍;王相锋;;莱钢冷轧重卷线恒张力恒线速控制[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年

2 冯连强;;间接恒张力控制系统中的张力补偿力矩的确定[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年

3 宋涛;;适合微型光缆工艺要求的恒张力放纤装置的设计[A];中国通信学会2011年光缆电缆学术年会论文集[C];2011年

4 李国辉;索春光;徐岩;;鞍钢1780冷轧卷取机恒张力控制系统[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年

5 罗志军;匡永江;王宁威;;轧机卷曲机恒张力控制系统[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

6 王琪;;快速走丝线切割钼丝恒张力控制装置研究初探[A];第六届全国电加工学术年会论文集[C];1989年

7 章兼源;;大卷径、快放卷恒张力控制系统的分析与设计[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年

8 李建中;马宁;黄春红;端文龙;朱蕾;;模糊控制在可逆冷轧恒张力控制中的应用[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 吴文;艾默生实现浆染联合机组恒张力控制[N];中国纺织报;2008年

2 本报记者　 胡晓玉;常州宏大检测技术智能提升印染水平[N];中国纺织报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 丁媛;镁合金可逆温轧机恒张力控制系统的研究[D];辽宁科技大学;2015年

2 刘坤;恒张力装置跟踪性能研究[D];浙江工业大学;2015年

3 翁斐;立式成缆机恒张力控制系统的研究[D];太原科技大学;2015年

4 冉政;纱线卷绕恒张力控制系统的设计[D];广西科技大学;2015年

5 熊成意;恒张力拖拽试验平台的研究[D];江苏科技大学;2016年

6 柴军;基于单片机实现的接触网恒张力控制系统的研究与设计[D];安徽工业大学;2016年

7 梁凤滨;纵剪机恒张力数控系统研究[D];哈尔滨工程大学;2002年

8 顾利秋;卷染机恒张力恒线速控制的研究[D];江南大学;2008年

9 刘峰;恒张力放线车参数检测与张力控制的研究[D];电子科技大学;2011年

10 陈金佳;恒张力恒线速卷绕控制系统的研究与设计[D];华侨大学;2013年

，

本文编号：1053519